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文檔簡介
第二章溫度
土壤溫度
空氣的溫度
溫度與農(nóng)業(yè)㈠、熱量收支(交換)方式第一節(jié)土壤溫度一、影響土壤溫度的因子
輻射熱交換
任何溫度在絕對零度以上的物體,通過輻射的放射和吸收而進行的熱量交換方式。
分子傳導熱交換
物質通過分子碰撞,所產(chǎn)生的表現(xiàn)為熱量傳導的動能交換方式。
流體流動熱交換
流體在各個方向上流動時,熱量隨流體流動而輸送的熱量交換方式。根據(jù)流體流動的方向性分為:對流、平流和亂流。
定義:流體在垂直方向上有規(guī)律的升降運動。
作用:使上下層空氣混合,產(chǎn)生熱量交換。
定義:流體在水平方向上的流動。
分類:
對流:
分類熱力對流動力對流
平流:
作用:對大規(guī)模的熱量傳遞和緩和地區(qū)之間、緯度之間溫度的差異起著很大作用。
亂流(湍流):
定義:流體在各方向上的不規(guī)則運動。
分類:熱力亂流動力亂流
亂流交換系數(shù):
當單位質量的空氣渦團所含物理屬性的梯度等于1時,因亂流作用所引起該物理屬性的通量。單位:m2/S
近地氣層亂流強度的時空變化:
陸地比海面強
山地比平原強
白天比夜間強
夏季比冬季強
潛熱交換物質在進行相態(tài)變化時所發(fā)生的熱量交換。
地面熱量收支RLEPBRLEPB(白天)
地表面熱量收支示意圖
(夜間)
地表面晝夜熱量收支平衡方程:白天:R-P-B-LE=0夜間:-R+P+B+LE=0㈡、熱量收支(平衡)
地表層晝夜熱量收支平衡方程:Qs
Qs
RLEPBLERPB(白天)(夜間)地表層熱量收支示意圖白天:R-P-B-LE=Q夜間:-R+P+B+LE=-Q
熱量平衡過程
地球表面吸收太陽輻射能后,會通過各種熱量收支方式,產(chǎn)生能量的轉換和輸送而達到平衡,這樣的物理過程稱為熱量平衡過程。㈢、物質的熱屬性
熱容量
定義:在熱交換過程中,物體溫度變化1℃所需吸收或放出的熱量。
分類:質量熱容量(比熱、比熱容)容積熱容量
質量熱容量:
定義:單位質量的物質,溫度變化1℃所需吸收或放出的熱量。
單位:J/(kg·℃)(或J/(g·℃))
計算:
容積熱容量:
定義:單位體積的物質,溫度變化1℃所需吸收或放出的熱量。
單位:J/(m3·℃)(或J/(cm3·℃))
計算:Cm
、Cv
之間的關系:
土壤熱容量分析:土壤成分容積熱容量(J/(㎝3·℃))土壤礦物質土壤有機質水空氣1.9252.7084.1860.0013
在土壤的組成物質中,空氣的熱容量最小,水的熱容量最大,固體成分介于兩者之間。
導熱率(熱導率)
定義及單位:
定義:指物體在單位厚度間、保持單位溫度差時,其相對的兩個面在單位時間內通過單位面積的熱流量。
單位:J/(m·S·℃)(或W/(m·℃))
熱流量方程:Λ:導熱率,Q:熱容量;ΔT/ΔZ:溫度梯度,負號表示熱流方向由高溫指向低溫。
方程的意義:
當其他條件相同時,導熱率大的物質,熱流量大,傳熱速度快;反之則小。土壤成分導熱率(W/(㎝·℃))土壤礦物質土壤有機質水空氣0.02930.019970.006280.0002093土壤中固體成分的導熱率最大,水居中,空氣最小。
土壤導熱率分析:
土壤導熱率影響因子:
土壤含水量
土壤孔隙度
導溫率(導溫系數(shù)、熱擴散率)
定義及單位:
單位:m2/S(或㎝2/S)
K:導溫率,λ:導熱率,C:容積熱容量。
定義:單位容積的物質,通過熱傳導,由垂直方向獲得或失去λ焦耳(J)的熱量時,溫度升高或降低的數(shù)值稱為導溫率。
計算公式:
土壤導溫率分析:砂土的熱特性與土壤濕度的關系
土壤濕度較小的情況下,導溫率隨著土壤濕度的增大而增加;
當土壤濕度增加到一定程度后,土壤到溫率卻呈現(xiàn)出減小的趨勢。
土壤導溫率對土壤溫度分布的影響:
直接決定著土壤溫度的垂直分布及最高、最低溫度出現(xiàn)的時間。二、地面和土壤溫度
表征溫度變化的幾個物理量
較差:指一定周期內,溫度最高值與最低值之差。
日較差:一日內最高溫度與最低溫度之差。
年較差:一年中最熱月平均溫度與最冷月平均溫度之差。
絕對年較差:年極端最高氣溫與極端最低氣溫之差。
位相:最高溫度與最低溫度出現(xiàn)的時間差。
㈠、地面溫度和熱量收支的關系地面溫度變化與地面熱量收支示意圖1.地面溫度日變化曲線;2.地面熱量支出日變化曲線;3.地面輻射收入日變化曲線。Tm:地面最低溫度;TM:地面最高溫度
一天中地面最高溫度、地面最低溫度出現(xiàn)在地面熱量收支相抵(平衡)的時刻。
一年中地面最熱月溫度,一般出現(xiàn)在7月或8月,地面最冷月溫度一般出現(xiàn)在1月或2月。
㈡、土壤溫度的變化
時間變化
日變化
日較差的影響因子:(1)太陽高度(2)土壤熱特性(3)土壤顏色(4)地形(5)天氣
日恒溫層(土溫日不變層):土壤溫度日較差為零時的深度。
日恒溫層深度:一般深度約為40~80㎝,平均為60㎝。
土壤溫度的年變化
年恒溫層(年溫度不變層):土壤溫度的年較差為零時的深度。年恒溫層影響因子緯度:5、15、25
日恒溫層的影響因子:緯度、季節(jié)、土壤熱特性
土壤溫度位相:
土壤溫度位相落后于地面溫度,土層越深,位相落后越多。
年較差:緯度深度
極值:出現(xiàn)時間,位相。
垂直分布
日分布
日射型(受熱型):土壤溫度垂直分布圖中13時
輻射型(放熱型):圖中01時
上午轉變型(由輻射型向日射型過渡):圖中07時
傍晚轉變型(由日射型向輻射型過渡):圖中19時
年分布放熱型、受熱型和過渡型。
影響土溫變化的因素
土壤本身的物理特性:
土壤濕度
土壤顏色
土壤機械組成及腐殖質
外界條件:
地面覆蓋物
地形和天氣條件三、水體的溫度㈠、水體熱量傳播的特點
水體中的輻射特點
水體反射率小于陸地
水體吸收率達于陸地
水體易吸收長波,散射短波,水中懸浮物散射長波。
水體中的熱量平衡特性
熱量平衡公式R0=H+LE+ΔQ+ΔAR0:水體凈輻射量,H:水面與大氣熱量交換的感熱通量密度;LE:水體的潛熱通量密度;ΔQ:水體熱儲存變量;ΔA:因水體流動產(chǎn)生的水平方向的熱輸送通量密度。
特性
海洋熱量平衡的主要輸出項是水體蒸發(fā)潛熱。
海洋可以通過洋流來在水平方向傳送熱量。
水體溫度的變化
時間變化
日變化:
水面最高溫度出現(xiàn)在午后15~16h,最低溫度出現(xiàn)在日出后的2~3h內。
年變化:
水面最高溫度一般出現(xiàn)在8月,最低溫度則出現(xiàn)在2~3月。
日、年較差:均小于陸地
位相:
最高溫度和最低溫度出現(xiàn)的時間,大約每深入60m落后一個月。
垂直變化
琵琶湖水溫的垂直分布
夏季:水表層趨于等溫分布。在等溫層以下有一個躍變層。躍變層以下是等溫層。
冬季:水溫的垂直分布幾乎呈等溫狀態(tài)。當水面溫度降到4℃以下時,表層冷水不再下沉,使水面以下的水溫在4℃左右。
第二節(jié)空氣溫度一、大氣中的熱量交換方式
空氣與下墊面輻射、分子傳導、潛熱交換。
大氣中
平流:主宰季節(jié)更替和天氣冷暖變化。
對流:是對流性降水的主要原因。
亂流:對一些低云和霧的生消起重要的作用。
潛熱交換:對氣溫的升降、大氣中水分的三態(tài)相變起著不可替代的作用。
絕熱與非絕熱變化絕熱變化:空氣內能變化過程中,未與外界進行熱量交換。非絕熱變化:空氣內能變化過程中,與外界進行熱量交換。
近地層氣溫的日變化
極值溫度出現(xiàn)的時間
影響氣溫日較差的因子
緯度:隨緯度增加而減小。
季節(jié):夏季>冬季,一年中春季氣溫日較差最大。季節(jié)最高氣溫最低氣溫夏季14~15h05~06h冬季13~14h04~05h二、空氣溫度的時間變化
天氣狀況:
下墊面性質:陸地>海洋覆蓋地>裸地沙土、深色土、干松土>粘土、淺色土、潮濕土晴天>陰天
近地層氣溫的年變化
最冷、最熱月出現(xiàn)的時間
最熱月最冷月大陸性氣候區(qū)季風氣候區(qū)7月1月海洋性氣候區(qū)8月2月
地形:凹地>平地>凸地
氣溫年較差的影響因子
緯度:隨緯度增加而增大。
距海遠近:遠海區(qū)>近海區(qū)
地形及天氣狀況:同與日較差
近地層氣溫的非周期變化三、氣溫的空間變化
近地層氣溫的水平分布
等溫線大部分(尤其是南半球)趨向于接近東西向排列,氣溫從赤道向兩極逐漸降低。
冬季北半球的等溫線在大陸上大致凸向赤道,在海洋上大致凸向極地,而夏季則相反。
最高溫度不位于赤道,冬季在5~10°N,夏季在20°N。
赤道附近的氣溫年變化很小,隨著緯度的增加,年變化幅度也增加。
世界冷極在南極,為-90℃(喬治峰),熱極在索馬里境內,為63℃。
近地層氣溫的垂直分布近地氣層溫度的垂直分布
日射型:圖中12時
輻射型:圖中0時
上午轉變型:圖中06時
傍晚轉變型:圖中18時
對流層氣溫的垂直變化
氣溫直減率
定義:氣溫隨高度變化的程度。
表達式:
ΔZ:兩高度高度差,ΔT兩高度相應的氣溫差;負號表示氣溫垂直分布的方向。γ>0,氣溫隨高度的增加而降低;γ<0,氣溫隨高度的增高而升高。γ的絕對值越大,氣溫隨高度變化差異越大。
各個層次上的氣溫直減率
整個對流層平均氣溫直減率:0.65℃/hm
對流層上層:0.3~0.4℃/hm
對流層中層:0.5~0.6℃/hm
對流層下層:0.65~0.75℃/hm
空氣干絕熱變化四、空氣絕熱變化
干絕熱過程的幾個概念
干絕熱過程
空氣是干空氣或未飽和的濕空氣(沒有水汽凝結),與外界之間無熱量交換時(dQ=0)的狀態(tài)變化過程。
絕熱增溫
當空氣塊下降過程中,因外界氣壓增大,外界對氣塊作功,在絕熱的條件下,所作的功只能用于增加氣塊的內能,因而氣塊溫度升高。這種因氣塊下沉而使溫度上升的現(xiàn)象,稱為絕熱增溫。
絕熱冷卻
當空氣塊上升過程中,因外界氣壓減小,氣塊體積膨脹,對外作功,在絕熱的條件下,作功所需的能量,只能由其本身內能來負擔,因而氣塊溫度下降。這種因氣塊絕熱上升而使溫度下降的現(xiàn)象,稱為絕熱冷卻。
干絕熱直減率(γd
)
在大氣靜力平衡的條件下,干空氣和未飽和的濕空氣因作干絕熱升降運動而引起氣塊溫度隨高度的變化率,稱之為干絕熱直減率。
概念
濕絕熱過程
飽和濕空氣在上升或下降的絕熱變化過程中,會產(chǎn)生水的相變,從而釋放或吸收熱量使空氣塊的內能發(fā)生變化,稱此過程為濕絕熱過程。
濕絕熱過程中的溫度變化率。
對γm變化的解釋γm不是常數(shù),它是氣壓和溫度的函數(shù),隨著氣壓的減小、溫度的升高而減小。
空氣濕絕熱變化
濕絕熱直減率(γm
)五、大氣靜力穩(wěn)定度
大氣靜力穩(wěn)定度的概念
處在靜力平衡狀態(tài)中的大氣,空氣因受外力因子的擾動后,大氣層結(溫度和濕度的垂直分布)有使其返回或遠離原來平衡位置的趨勢或程度,稱之為大氣靜力穩(wěn)定度。
定義
分類
穩(wěn)定
假如有一塊空氣在外力的作用下,產(chǎn)生垂直運動,但外力除去后:
若氣塊逐漸減速,趨于回到原位,這時氣塊所處的氣層,對于該氣塊而言是穩(wěn)定的。
中性
若既無回到原位,有無繼續(xù)加速先前的趨勢,而是保持原有運動狀態(tài),這時氣塊所處的氣層,對于該氣塊而言是中性的。
不穩(wěn)定
若氣塊按原方向加速運動,這時氣塊所處的氣層,對于該氣塊而言是不穩(wěn)定的。
大氣靜力穩(wěn)定度的判斷
判斷標準
通常用氣溫直減率(γ)與上升氣塊的干絕熱直減率(γd)或濕絕熱直減率(γm)的對比來判斷。
判斷方法擾動方向高度(m)10020030013℃12℃11℃13℃12℃11℃13℃12℃11℃γ=0.8γ=1.0γ=1.211.2℃12.0℃12.8℃11.0℃12.0℃13.0℃10.8℃12.0℃13.2℃G>FG<FG=FG=FG>FG<FA:γ<γd穩(wěn)定B:γ=γd中性C:γ>γd不穩(wěn)定合力方向
對于未飽和空氣γ>γd不穩(wěn)定;γ=γd中性;γ<γd穩(wěn)定。
對于飽和濕空氣γ>γm不穩(wěn)定;γ=γm中性;γ<γm穩(wěn)定。
綜合判據(jù)γ愈大,大氣愈不穩(wěn)定;γ<γm<γd時,大氣為絕對穩(wěn)定;γm<γ<γd時,大氣為條件性不穩(wěn)定。六、大氣中的逆溫
概念
逆溫
在一定條件下,氣溫隨高度的增高而增加,氣溫直減率為負值的這種現(xiàn)象稱為逆溫。
阻塞層
當發(fā)生逆溫時,冷而重的空氣在下,暖而輕的空氣在上,不易形成對流運動,使氣層處于穩(wěn)定狀態(tài),阻礙了空氣垂直運動向上發(fā)展,因而又稱阻塞層。
逆溫的分類(按成因)
輻射逆溫、湍流(即亂流)逆溫、平流逆溫、下沉逆溫、地形逆溫、鋒面逆溫和融雪逆溫等。
輻射逆溫
定義
夜間由地面、雪面或冰面、云層頂部等輻射冷卻形成的逆溫。
厚度一般為200~300m。
高緯地區(qū)冬季有時可達2,000m左右。
出現(xiàn)時間大陸上常年都可出現(xiàn),以冬季最強,夏季最弱。
平流逆溫
定義
暖空氣平流到冷的地面或冷的水面上,會發(fā)生接觸冷卻,愈近地表面的空氣降溫愈多,而上層空氣受冷地面的影響小,降溫較少,于是產(chǎn)生了逆溫現(xiàn)象,這種逆溫稱為平流逆溫。
日變化夜間加強,白天減弱。
冷的下墊面暖空氣暖空氣
下沉逆溫h1h2下沉(輻散)h1>h2
定義因整層空氣下沉而造成的逆溫,稱為下沉逆溫。
形成過程
天氣狀況
下沉逆溫常與輻射逆溫結合形成一個從地面開始有數(shù)百米厚的逆溫層,并出現(xiàn)溫度升高,干燥晴朗的好天氣。
其他逆溫
鋒面逆溫
冷暖空氣相遇時,較輕暖空氣爬到冷空氣上方,在冷暖空氣交界面附近(即鋒面附近)出現(xiàn)的逆溫,稱為鋒面逆溫。
逆溫層冷空氣暖空氣
融雪逆溫
在積雪地區(qū),因暖空氣流經(jīng)冰、雪表面產(chǎn)生融冰、融雪現(xiàn)象,而冰雪的融化需要從近地面氣層吸收大量的熱量,從而使貼近地層的氣溫較低,形成逆溫,這種逆溫稱為融雪逆溫。
暖空氣吸熱融雪冰雪面
地形逆溫
在山區(qū)夜間,由于山上冷空氣沿斜坡向下移動到低洼地區(qū)并聚積于底部,使原來在洼地底部的較暖空氣被迫抬升形成的逆溫,稱為地形逆溫。冷空氣暖空氣冷空氣暖空氣
逆溫的實際應用
農(nóng)業(yè)上常利用逆溫層防寒避凍;工業(yè)上避開逆溫出現(xiàn)的時間來排放污染物質。
第三節(jié)溫度與農(nóng)業(yè)一、植物生命活動的基本溫度
三基點溫度對大多數(shù)植物來說,維持生命的溫度一般在-10~50℃之間,生長溫度在5~40℃之間,發(fā)育溫度在10~35℃之間。溫度對于植物生命、生長和發(fā)育過程的影響有3個基本點溫度,簡稱三基點溫度,即最適溫度、最低溫度和最高溫度。生命溫度生長溫度發(fā)育溫度致死
最低
最適
最高
致死-1005102030354050(℃)
受害、致死溫度植物遇低溫而導致的受害或致死,稱冷害和凍害。在凍結溫度以上的低溫危害稱冷害或寒害,凍結溫度以下的危害則稱為凍害。植物因溫度過高而造成的危害稱熱害。溫度日較差大有利于有機質的積累。溫度日較差大還有利于作物品質的提高。氣溫年較差也影響著作物的生長發(fā)育,而且必要的高溫對某些喜熱作物是不可缺少的。
二、周期性變溫對植物的影響在三基點溫度之外,還可以確定最高與最低受害、致死溫度,統(tǒng)稱為5個基本溫度指標。三、農(nóng)業(yè)界限溫度0℃以上持續(xù)的日數(shù)稱為農(nóng)耕期。
5℃以上持續(xù)日數(shù)稱生長期或生長季。
10℃以上的持續(xù)時期為喜溫作物的生長期。
15℃表示喜溫作物積極生長。
20℃是水稻安全抽穗、開花的指標。
對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有普遍意義的,標志某些重要物候現(xiàn)象或農(nóng)事活動的開始、終止或轉折的溫度叫農(nóng)業(yè)界限溫度,簡稱界限溫度。四、土溫對植物的影響
大多數(shù)作物根區(qū)溫度在20℃~30℃時生長最快。土溫對作物的影響主要有以下幾個方面:
土溫影響種子發(fā)芽、出苗土溫與根系的生長土溫影響植物根系對水分和養(yǎng)分的吸收土溫影響植物塊根、塊莖的形成土溫影響昆蟲的發(fā)生五、積溫及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用
將某一時段內逐日平均氣溫的總和稱為積溫。其單位為℃·d(度·日)或℃。
積溫的種類活動溫度高于生物學下限溫度(B)的日平均溫度(ti)稱為活動溫度?;顒臃e溫一段時間內活動溫度的總和稱活動積溫(Y)。即:Y=∑
ti
(ti
≥B;當ti
<B時,ti計為0)有效積溫活動溫度與生物學下限溫度之差稱有效溫度。一段時間內有效溫度的總和稱有效積溫(A)。即:A=∑(ti
-B)
(ti≥B;當ti
<B時,(ti
-B)計為0)
積溫的穩(wěn)定性
積溫的應用影響作物生長發(fā)育的外界環(huán)境條件還有其他因子。積溫學說是建立在假定其他因子基本滿足的條件下。
積溫是作物與品種特性的主要指標之一作為物候期預報、收獲期預報、病蟲害發(fā)生時期預報等的重要依據(jù)作為農(nóng)業(yè)氣候專題分析與區(qū)劃的重要依據(jù)之一例:某作物從播種到出苗的生物學下限溫度是12.0℃,播種8天后出苗,這8天的日平均氣溫為:12.5℃、11.5℃、12.5℃、13.6℃、14.6℃、15.0℃、15.6℃、14.0℃。求該作物從播種到出苗的活動積溫和有效積溫?;顒臃e溫:
12.5+12.5+13.6+14.6+15.0+15.6+14.0=97.7
有效積溫:(12.5-12)+(12.5-12)+(13.6-12)+(14.6-12)+(15.0-12)+(15.6-12)+(14.0-12)=97.7-12×7=13.7第三章大氣中的水分
空氣濕度
蒸發(fā)和蒸散
凝結和降水
水分與農(nóng)業(yè)第一節(jié)空氣濕度
空氣濕度:空氣中水汽含量的多少或潮濕程度。濕度參量:表征空氣中水汽含量的多少和潮濕程度的物理量。濕度參量水汽壓相對濕度露點溫度飽和差比濕混合比絕對濕度一、空氣濕度參量
水汽壓(e)反映空氣中水汽含量的多少水汽含量
水汽壓e
定義:空氣中水汽的分壓強。單位:百帕(hPa)1百帕(hPa)=100帕斯卡(Pa)
飽和水汽壓(E)反映空氣的最大水汽容納能力飽和水汽壓取決于溫度(馬格奴斯半經(jīng)驗公式)定義:飽和濕空氣中水汽的分壓強。影響因子:EET
溫度
T
E
蒸發(fā)面性質
E過冷卻水>E冰蒸發(fā)面形狀
E凸面>E平面>E凹面
液體含鹽度含鹽度
E
相對濕度(r)定義:空氣的實際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓的百分比值。反映空氣的潮濕程度
溫度不變,E不變:水汽含量
e
r
水汽含量不變,e不變:溫度
E
r
%100=Eer
露點溫度(Td
)定義:
對于含有水汽的濕空氣,在不改變氣壓和水汽含量的情況下,降低溫度而使空氣達到飽和狀態(tài)時的溫度。EeTTTdeE(T,e)反映空氣中水汽含量的多少,水汽含量
露點溫度Td
飽和差(d
)定義:同一溫度下飽和水汽壓與實際水汽壓之差。d=E-e
反映空氣的潮濕程度。影響因子:
溫度不變,E不變:水汽含量
e
d
水汽含量不變,e不變:溫度
E
d
水汽含量、溫度
比濕(q)、混合比(S)、絕對濕度(a)比濕:濕空氣中水汽的質量與濕空氣總質量的比值?;旌媳龋簼窨諝庵兴馁|量與濕空氣中干空氣質量的比值。m水汽m干空氣S=————比濕和混合比具有保守性絕對濕度(水汽密度):單位體積濕空氣中水汽的質量。a=———m水汽V未飽和e<ER<100%d>0T>Td飽和e=ER=100%D=0T=Td過飽和e>ER>100%D<0T<Td二、空氣濕度的時間變化
水汽壓的時間變化
日變化單波型(海洋型)
海洋、沿海地區(qū)、冬季大陸e時間日出前14時影響因子:蒸發(fā)強度雙波型(大陸型)
夏季內陸、沙漠地區(qū)e時間日出前14時10時22時影響因子:蒸發(fā)強度亂流強度
年變化e時間冬季夏季影響因子:蒸發(fā)強度
相對濕度的時間變化絕大多數(shù)地區(qū):與氣溫的日變化反相時間r夜晝T
地面水分蒸發(fā)強度
e
T
E
并且E
比e
快因此T
r
同理T
r
近海地區(qū)及其它大型水體的周圍(晴朗穩(wěn)定的天氣條件下)與氣溫的日變化同相r時間夜晝海陸風(水陸風)晝:吹海風,潮濕夜:吹陸風,干燥
日變化
年變化大多數(shù)地區(qū):與氣溫的年變化反相T
地面水分蒸發(fā)強度
e
T
E
并且E
比e
快因此T
r
同理T
r
r時間夏季冬季季風氣候區(qū):與氣溫的年變化同相r夏季冬季時間夏季:夏季風,來自海洋,潮濕冬季:冬季風,來自內陸,干燥第二節(jié)蒸發(fā)和蒸散一、水面蒸發(fā)
蒸發(fā)速率
定義:單位時間從單位面積上蒸發(fā)掉的水的質量。
單位:g/cm2·日
日蒸發(fā)量
定義:一天中蒸發(fā)掉的水層的厚度。
單位:mm/日;1g/cm2·日=1mm/日
道爾頓蒸發(fā)公式d>0時,W>0,蒸發(fā)過程d=0時,W=0,動態(tài)平衡d<0時,W<0,凝結過程
影響水面蒸發(fā)速率的因子
溫度:T
E
d
W
濕度:e
d
W
氣壓:P
W
風:風速
W
蒸發(fā)面性質:W過冷卻水>W(wǎng)冰
蒸發(fā)面形狀:W凸面>W(wǎng)平面>W(wǎng)凹面
含鹽度:含鹽度
W
二、土壤蒸發(fā)
土壤蒸發(fā)定義土壤水分汽化并向大氣擴散的過程。
土壤蒸發(fā)的三個階段
穩(wěn)高階段主要受氣象條件的影響。速降階段此階段蒸發(fā)速度決定于土壤含水量和土壤結構。穩(wěn)低階段影響土壤蒸發(fā)的主要是土壤因子。
影響因子土壤因子、氣象因子三、植物蒸騰
植物蒸騰植物通過其表面(主要是葉面氣孔)將體內的水分以氣態(tài)形式擴散到體外的過程,稱為植物蒸騰。
蒸騰系數(shù)蒸騰系數(shù)是指植物制造單位重量干物質所蒸騰的水量。
影響因子氣象因子、植物因子、土壤因子。四、農(nóng)田蒸散
農(nóng)田蒸散農(nóng)田中,作物蒸騰與株間土壤蒸發(fā)的綜合過程稱農(nóng)田蒸散。第三節(jié)凝結和大氣降水一、凝結條件
凝結發(fā)生的條件空氣達到飽和或過飽和狀態(tài),并有凝結核存在。
空氣的飽和或過飽和
實現(xiàn)方式:增大水汽含量:e
e>E
降低溫度:T
T<Td
大氣中常見的降溫過程:③混合冷卻④絕熱冷卻①輻射冷卻②接觸冷卻
凝結核
定義:
在水汽凝結過程中起凝結核心作用的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的氣溶膠質粒。
分類:吸濕性凝結核非吸濕性凝結核二、凝結物
地面凝結物露、霜、霧凇、雨凇
露和霜:輻射冷卻的產(chǎn)物,形成在晴朗無風的夜間和清晨。露:貼地層空氣中的水汽在地面發(fā)生凝結而形成的小水滴。Td>0℃霜:貼地層空氣中的水汽在地面發(fā)生凝華而形成的小冰晶。Td<0℃熱容量小、導熱率小、粗糙的地表易形成露和霜。
霧凇∨和雨凇∽霧凇:附著在樹枝及物體迎風面上的白色的疏松的凝結物。分類晶狀霧?。ㄐ”В┝铎F?。ㄐ”#┯贲。哼^冷卻雨滴落地后凍結而形成的光滑而透明的冰層。
近地層大氣中的凝結物霧:飄浮在近地層空氣中的小水滴和小冰晶。霧的分類:濃度輕霧(靄)=能見度1~10km
霧≡能見度<1km組成冰霧:小冰晶水霧:小水滴成因輻射霧:輻射冷卻,晴朗微風和夜間和清晨。平流霧:接觸冷卻,冷暖空氣大規(guī)模運動時。平流輻射霧(混合霧)地形霧蒸發(fā)霧
自由大氣中的凝結物水汽凝結物懸浮在自由大氣中形成云。
定義:
分類:
發(fā)生學分類積狀云(對流云)層狀云波狀云成因
形態(tài)學分類(國際分類法)云底高度和外形特征
中國《地面氣象觀測規(guī)范》云族、云屬、云類、云目、衍生云、轉化云云族云屬學名簡寫低云1000M<H<2000M積云Cu積雨云Cb層積云Sc層云St雨層云Ns中云2000M<H<6000M高層云As高積云Ac高云H>6000M卷云Ci卷層云Cs卷積云Cc云族云屬云類學名簡寫學名簡寫低云積云Cu淡積云碎積云濃積云CuhumFeCucong積雨云Cb禿積雨云鬃積雨云CbcalvCbcap層積云Sc透光層積云蔽光層積云積云性層積云堡狀層積云莢狀層積云SctraScopSccugSccastSclent層云St層云碎層云StFs雨層云Ns雨層云碎雨云NsFn淡積云碎積云濃積云禿積雨云鬃積雨云透光層積云蔽光層積云積云性層積云堡狀層積云莢狀層積云層云碎層云雨層云碎雨云云族云屬云類學名簡寫學名簡寫中云高層云As透光高層云蔽光高層云AstraAsop高積云Ac透光高積云蔽光高積云莢狀高積云積云性高積云絮狀高積云堡狀高積云ActraAcopAclentAccugAcfloAccast透光高層云蔽光高層云透光高積云蔽光高積云莢狀高積云積云性高積云絮狀高積云堡狀高積云云族云屬云類學名簡寫學名簡寫高云卷云Ci毛卷云密卷云偽卷云鉤卷云CifilCidensCinotCiunc卷層云Cs毛卷層云勻卷層云CsfilCsncbu卷積云Cc卷積云Cc毛卷云密卷云偽卷云鉤卷云毛卷層云勻(薄幕)卷層云卷積云㈠、降水的形成充分的水汽供應和空氣的絕熱上升運動。云滴的增長凝結過程碰并過程亂流碰并重力碰并凝結增長擴散轉移水汽的擴散轉移過程:冷暖云滴之間:H2OE暖>e>E冷暖冷大小云滴之間:H2OE?。緀>E大小大過冷卻水滴與冰晶之間:(冰晶效應)H2OE水>e>E冰水冰三、大氣降水㈡、降水的特征量降水:從天空降落到地面的固態(tài)或液態(tài)的水汽凝結物。
降水量和降水強度降水量:從大氣降落到地面的未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失而在水平面上積聚的水層厚度。單位:毫米日降水量、旬降水總量、月降水總量、年降水總量降水強度:單位時間內的降水量。單位:mm/10分鐘、mm/小時、mm/日
降水變率用于反映一個地區(qū)降水的變化情況(穩(wěn)定程度)。Ri
某地某年某時期的實際降水量R0
該地同期的多年平均降水量降水絕對變率(降水距平)=Ri-R0降水平均絕對變率(降水平均距平)=——————∑|Ri-R0|n降水相對變率=————×100﹪Ri-R0R0降水平均相對變率=————————×100﹪∑|Ri-R0|/nR0降水保證率某一界限降水量在某一段時間內出現(xiàn)的次數(shù)與該時段內降水總次數(shù)的百分比,叫做降水頻率降水量高于某一界限降水量的頻率的總和叫做大于該界限降水量的保證率㈢、降水的種類雨陣雨毛毛雨雪陣雪雨夾雪陣性雨夾雪霰米雪冰粒冰雹,
降水分類:降水性質連續(xù)性降水主要降自雨層云間歇性降水主要降自層積云和高層云陣性降水主要降自積雨云毛毛狀降水(毛毛雨)主要降自層云降水成因對流雨地形雨鋒面雨臺風雨雨和毛毛雨雪和冰針霰和米雪雨夾雪冰粒(凍雨)冰雹降水形態(tài)降水體雨雪霰霰米雪雹冰粒
降水強度(mm/24h)雪小雪<2.5中雪2.5~5.0大雪>5.0雨小雨0.1~10.0中雨10.1~25.0大雨25.1~50.0暴雨50.1~100.0大暴雨100.1~200.0特大暴雨>200.0突發(fā)氣象災害預警(暴雨)黃色6小時50mm橙色3小時50mm紅色3小時100mm第四節(jié)水分與農(nóng)業(yè)一、空氣濕度與作物
適宜的濕度條件在作物生長季節(jié),通常以日平均相對濕度在70-80%左右為宜,高于90%或低于60%都是不利的,高于95%或低于40%更為有害。降水量與作物降水強度與作物二、降水與作物三、作物水分臨界期和關鍵期作物對水分供應要求最敏感的時期稱作物水分臨界期。作物對水分的需要與當?shù)亟邓茏钔怀龅臅r期。作物臨界期作物臨界期冬小麥春小麥水稻玉米馬鈴薯甜菜
孕穗到抽穗孕穗到抽穗孕穗到開花
“大喇叭口”期到乳熟開花到塊莖形成抽薹到開花始期
大豆、花生向日葵高粱、谷子棉花西紅柿瓜類開花花盤形成到開花孕穗到灌漿開花到成鈴結實到果實成熟開花到成熟
幾種主要作物的水分臨界期四、水分利用率及其提高途徑
有關概念:
作物蒸騰消耗單位重量的水分所合成的干物質重量,稱為作物水分利用率或蒸騰效率,其倒數(shù)稱蒸騰系數(shù)。農(nóng)田蒸散消耗單位重量的水所制造的干物質重量,稱水分有效利用率。灌溉良好的種植方式風障
提高水分利用率的途徑覆蓋作物的品種配置第四章氣壓和風
氣壓與氣壓場
空氣的水平運動
大氣環(huán)流
風與農(nóng)業(yè)國際標準單位:帕(帕斯卡Pa)和百帕(百帕斯卡hPa)
1hPa=100Pa=100N/m2
標準大氣壓(0℃,45°N/S,海平面上)
P0=760mm汞柱=1013.25hPa第一節(jié)氣壓與氣壓場氣壓(大氣壓強)P單位面積上所受到的大氣壓力。單位面積上空氣柱的重量。氣壓的單位一、氣壓隨高度的變化單位截面大氣上界P1P2Gz2z1△P=P1-P2=﹣G
=﹣gV
=﹣g(z2-z1)=﹣g△z
取△z→0
大氣靜力學方程
dP=﹣gdz
﹣——=g
﹣——
鉛直氣壓梯度(單位高度氣壓差)dPdzdPdz
大氣靜力學方程鉛直氣壓梯度
﹣——=gz
P
dPdz氣壓高度海拔高度(m)氣壓(hPa)3000012160001001100025055005003000700150085001000
△z=z2-z1=18400(1+
tm)log——
△z兩點之間的高度差
z1
較低點的海拔高度
z2
較高點的海拔高度
P1
較低點的氣壓
P2
較高點的氣壓=1/273tm
兩點的平均溫度,取tm=(t1+t2)/2P1P2
壓高公式
例:t1=12℃z2=8℃P1=1080hpaP2=920hpatm=(t1+t2)/2=10
△z=18400(1+
tm)log——=1328(米)1080920
地面天氣形勢圖(地面天氣圖、地面圖)
本站氣壓海平面氣壓等高面(海拔高度為0)上的等壓線(每隔2.5hPa)圖二、氣壓的水平分布氣壓訂正
海平面氣壓場
海平面氣壓場的基本型式(氣壓系統(tǒng))低壓(低氣壓、氣旋)高壓(高氣壓、反氣旋)D逆時針旋轉向中心輻合絕熱上升多陰雨天氣G順時針旋轉向四周輻散絕熱下沉多晴好天氣槽(低壓槽)脊(高壓脊)DG鞍型氣壓場壓DGGD高空天氣形勢圖(高空天氣圖、高空圖)等壓面上的等高線(每隔4位勢什米)圖等高線的單位:位勢高度位勢米、位勢什米
1位勢什米=10位勢米
H=z·g/9.8H位勢高度(位勢米)
z海拔高度(米)
g重力加速度
高空氣壓場
等壓面與等高面的關系等壓面
PA=PB=PC=PHA<HB<HC
等高面
Ha=Hb=Hc=HZAa<ZBb<ZCc
Pa<Pb<PcABCabcZAaZBbZCc等壓面HP等高面高空氣壓場的基本型式(氣壓系統(tǒng))低壓D逆時針旋轉高壓G順時針旋轉脊G脊線脊前脊后槽D槽線槽前槽后第二節(jié)空氣的水平運動
一、影響大氣運動的作用力作用于空氣的力基本力(牛頓力)視示力(外觀力)氣壓梯度力地心引力摩擦力慣性離心力地轉偏向力水平方向作用于空氣的力水平氣壓梯度力G水平地轉偏向力A慣性離心力C摩擦力R㈠、水平氣壓梯度力(G)
x方向上:氣壓梯度﹣—
氣壓差﹣—
dxA:氣壓
p壓力
pdydz
B:氣壓﹣(p+—
dx)壓力﹣(p+—
dx)dydz
x方向上的凈壓力:pdydz﹣(p+—
dx)dydz
=﹣—
dxdydz
p
x
p
x
p
x
p
x
p
x
p
x
xyzdxdydzABp﹣(p+—
dx)
p
x0
x方向上的凈壓力=﹣—
dxdydz
p
xy方向上的凈壓力=﹣—
dxdydz
p
y
z方向上的凈壓力=﹣—
dxdydz
p
z
總的凈壓力=﹣(—
i+—
j+—
k)dxdydz
=﹣?
pdxdydz
由于dxdydz=V=m/
因此
作用于單位質量空氣塊上的凈壓力(氣壓梯度力)G
G=﹣—
?p
p
x
p
y
p
z1
氣壓梯度力
G=﹣—
?p
氣壓梯度﹣?p
氣壓梯度的方向:由高壓指向低壓
氣壓梯度力的方向:由高壓指向低壓
鉛直氣壓梯度力
GZ=﹣—
—
水平氣壓梯度力
Gn=﹣—
—
n=xi+yj
水平氣壓梯度力是形成風的原始動力1
1
p
z1
p
n
㈡、水平地轉偏向力(科里奧利力、科氏力)AOAB
OBxyOAx’y’B以圓盤外為參照系以圓盤為參照系
地轉偏向力的方向:與運動方向垂直北半球指向運動方向的右側南半球指向運動方向的左側s=υt.Ωt=υΩt2=at2/2a=2υΩA=2υΩsinφA’
F=2V
水平地轉偏向力AA=2Vsin
=2
/24小時
=7.29×10-5秒-1
靜止V=0A=0
赤道
=0A=0
北極
=90°A=2V
作用于單位質量物體上的科里奧利力F
cossin
㈢、慣性離心力(C)曲率中心曲率半徑rCV
慣性離心力的方向:
與運動方向垂直由曲率中心指向外緣
作用于單位質量物體上的慣性離心力CC=——
靜止V=0C=0
直線運動r=∞C=0V2r㈣、摩擦力(R)
摩擦力的方向:
與運動方向相反
摩擦力RR=-KV
K摩擦系數(shù)摩擦層R≠0
自由大氣層R=0
平直等壓線的氣壓場中的風C=0
二、自由大氣層中的風(R=0
)空氣所受的力:G、A地轉風:A=G568572576580584低壓高壓GVAGVAGAV北半球
彎曲等壓線的氣壓場中的風C≠0空氣所受的力:G、A、C梯度風:A+C+G=0GAVDC逆時針旋轉AGVGC順時針旋轉
在自由大氣層中,風沿著等壓線吹。
自由大氣層中的白貝羅風壓定律:(判斷風壓關系的定律)
北半球,背風而立,低壓在左,高壓在右,南半球相反。三、摩擦層中的風(R≠0
)
平直等壓線的氣壓場中的風C=0
空氣所受的力:G、A、R低壓GRV高壓997.51000.01002.51005.0A在摩擦層中,風穿越等壓線,向低壓偏轉。摩擦層中的白貝羅風壓定律:北半球:背風而立,低壓在左前方,高壓在右后方。南半球相反。風逆時針旋轉,向中心輻合。絕熱上升,多陰雨天氣GAVDRCAGVGCR順時針旋轉,向四周輻散絕熱下沉,多晴好天氣
彎曲等壓線的氣壓場中的風C≠0
空氣所受的力:G、A、C、R
摩擦層中風的變化
日變化
近地層白天午后最大,夜間和清晨最小;上層白天午后風小,夜間風大晴天>陰天,陸地>海洋
年變化
我國大部份地區(qū)春季是冷暖空氣交替時期,所以春季風最大。一般北半球中緯度地區(qū),冬季最大,夏季最??;
垂直變化
摩擦層:風呈愛克曼(Ekman)螺線分布
摩擦層頂:風速接近地轉風、風向與等壓線平行。第三節(jié)大氣環(huán)流
大范圍的大尺度大氣運動的基本狀況及其隨時間和空間的變化過程。大氣環(huán)流
影響因子:定義:大氣中各種環(huán)流的綜合表現(xiàn)。①太陽輻射②地球自轉③地球表面的不均勻性高氣壓低氣壓地面熱地面冷熱不均形成的空氣環(huán)流——叫熱力環(huán)流熱力環(huán)流——是大氣運動的最基本形式低氣壓低氣壓高氣壓高氣壓冷冷㈠、太陽輻射因子——單圈環(huán)流模式假定條件:僅考慮太陽輻射(英國的哈德萊Hadley)地-氣系統(tǒng)的年輻射差額:40°N~40°S正
>40°負熱力環(huán)流經(jīng)圈環(huán)流
單圈環(huán)流(半球)一、大氣環(huán)流形成的基本因子
單圈環(huán)流模式上升上升下沉下沉㈡、地球自轉的作用——三圈環(huán)流模式假定條件:考慮太陽輻射和地球自轉(美國羅斯貝Rossby)水平地轉偏向力A=2Vsin熱力環(huán)流水平地轉偏向力三圈環(huán)流(半球)太陽輻射赤道低壓帶極地高壓帶副熱帶高壓帶東北信風帶24副極地低壓帶中緯西風帶極地東風帶76低緯環(huán)流中緯環(huán)流高緯環(huán)流1358910三圈環(huán)流模式
氣壓帶赤道30°N60°N北極赤道低壓帶副熱帶高壓帶副極地低壓帶極地高壓帶
行星風帶赤道30°N60°N北極東北信風帶(貿易風帶)東南信風帶(盛行)西風帶極地東風帶赤道輻合帶(赤道無風帶)副熱帶無風帶
大氣活動中心太陽輻射、地球自轉、地球表面的不均勻性海陸分布的不均勻加熱
相對于海洋,陸地夏季溫度高,形成熱低壓;冬季溫度低,形成冷高壓。
永久性的活動中心、半永久性的活動中心、季節(jié)性活動中心。二、地表性質的作用海平面平均氣壓場(1月)(單位:hpa)海平面平均氣壓場(7月)(單位:hpa)季節(jié)性大氣活動中心1月份7月份北半球蒙古高壓(西伯利亞高壓)北美高壓印度低壓(塔爾低壓)北美低壓南半球南非低壓澳洲低壓南美低壓南非高壓澳洲高壓南美高壓半永久性大氣活動中心北半球
夏威夷高壓(太平洋高壓)阿留申低壓亞速爾高壓(太平洋高壓)冰島低壓南半球
南大西洋高壓南印度洋高壓副極地低壓帶南太平洋高壓⒈季風
大范圍地區(qū)盛行風向和氣壓系統(tǒng)明顯的季節(jié)變化,并且天氣、氣候也隨之發(fā)生明顯的變化。冬、夏風向的季節(jié)性反轉和干、濕期的季節(jié)性交替。
大范圍地區(qū)盛行風向明顯的季節(jié)變化。
定義:
特點:①盛行風向隨著季節(jié)變化而有很大差異,甚至接近相反;②兩種季風各有不同的源地,其氣團的性質有根本的不同;③能給天氣現(xiàn)象造成明顯不同的季節(jié)性差異。㈠、海陸分布的影響
類型:赤道季風、熱帶季風、東亞季風(副熱帶季風、溫帶季風)①赤道季風
地理位置:赤道非洲、印度南部、斯里蘭卡、印度尼西亞、馬來西亞一帶,緯度很低,接近赤道。
氣候特點:有明顯的雨季和旱季,全年炎熱。②熱帶季風
地理位置:南亞和東南亞(北回歸線以南)
。
氣候特點:有明顯的雨季和旱季,冬夏已有明顯的溫度差別,但不大。夏季受來自南半球的西南季風的直接影響。③東亞季風(副熱帶季風區(qū)和溫帶季風區(qū))
地理位置:亞洲南部
。
氣候特點:冬夏溫度差異明顯,最冷月和最熱月平均溫差至少20度以上,有明顯的雨季,雨季主要是由于東南季風和冬季風相互作用造成的。副熱帶季風區(qū)
雨季主要在初夏和秋季,即夏季風在進退過程中前沿經(jīng)過這個區(qū)域。
最冷月平均氣溫在2—10度,氣溫年較差為20—28度,年降水量約大于800mm。
溫帶季風區(qū)雨季主要在盛夏,即夏季風的鼎盛時期。溫度比副熱帶季風區(qū)更低,年較差更高,年降水量少于800mm。
中國的季風分布狀況熱帶季風區(qū):東區(qū):兩廣、江西南部、福建西區(qū):西藏南部、云南副熱帶季風區(qū):東區(qū):湖南(北)、安徽、江蘇、上海、浙江西區(qū):青海南部、四川大部、陜南、甘肅南部溫帶季風區(qū):甘肅中西部地區(qū)、陜西中部和北部、東北三省、內蒙東部、華北
印度季風與中國東部季風的差異
印度冬季風弱于夏季風,中國東部季風區(qū)則相反;
印度降水集中在夏季風最強的季節(jié),中國東部季風區(qū)降水集中在夏季風最盛之前。⒉海陸風(出現(xiàn)在沿海地區(qū)或島嶼上)成因:海陸晝夜熱力差異。白天近地面氣流:海洋陸地海風夜間近地面氣流:陸地海洋陸風強弱50~100km9點始,14時盛10~20km22點始,2時盛⒈山谷風(出現(xiàn)在山區(qū))白天近地面氣流:山谷山坡谷風(上坡風)夜間近地面氣流:山坡山谷山風(下坡風)晝暖暖冷山坡山坡山谷夜泠冷暖山坡山坡山谷㈡、地形因子的影響⒉焚風(出現(xiàn)在山區(qū))沿著山坡向下吹的炎熱而干燥的風。例:山高3000米,山前氣溫20℃,濕度75%;500米凝結。則:
500米處氣溫15℃,3000米處氣溫2.5℃;背風坡山腳氣溫32.5℃,濕度15%。焚風利弊:
有利的方面:1、初春促使積雪消融。2、夏末促使糧食和水果早熟。
不利的方面:強大的焚風易造成北方小麥空癟?,F(xiàn)象,在林區(qū)易造成森林火災。早春的焚風會使作物早生長,果樹提前開花,若氣溫下降會遇冷害。天山南坡、太行山北坡、大興安嶺東坡⒊峽谷風
當空氣由開闊地區(qū)進入狹窄谷口時,氣流的橫截面積減小,由于空氣質量不可能在這里堆積,于是氣流加速前進,從而形成強風,稱為峽谷風或“穿堂風”第四節(jié) 風與農(nóng)業(yè)
風可以調節(jié)農(nóng)田小氣候
風能傳播花粉、種子
風對農(nóng)業(yè)的危害及防御第五章天氣系統(tǒng)和天氣過程
天氣系統(tǒng)和天氣特征
天氣預報
我國主要的農(nóng)業(yè)災害天氣
天氣過程:
各種天氣系統(tǒng)相互配合,隨著時間和空間的變化過程。
天氣:
一地短時間內的大氣狀況及其變化的總稱。一地短時間內各種氣象要素綜合表現(xiàn)出的大氣物理狀態(tài)。
天氣系統(tǒng):
具有一定的結構特征,并能產(chǎn)生一定天氣的大氣運動系統(tǒng)。第一節(jié)主要的天氣系統(tǒng)氣團鋒氣旋反氣旋高空槽脊切變線、低渦、低空急流
天氣系統(tǒng)尺度的劃分:
尺度的概念
尺度是表征一個系統(tǒng)在空間上的大小,或在時間上持續(xù)的長短。
天氣尺度的劃分從水平尺度及持續(xù)時間來劃分。
水平尺度(km)時間尺度大尺度>400幾日~幾十日中尺度4~40幾小時~幾十小時小尺度0.04~
4幾分鐘~幾小時微尺度<0.04幾十秒~十幾分鐘中緯度低緯度長波溫帶氣旋反氣旋云團熱帶氣旋鋒面颮線背風波
中尺度對流群積雨云龍卷對流單體邊界層渦動
邊界層渦動一、氣團
定義
大范圍的空氣團,在其內部氣象要素的水平分布比較均勻,垂直分布基本一致,在其控制的區(qū)域內,天氣氣候特征也大致相同。
氣團的概念
尺度水平尺度幾百千米,垂直尺度幾至十幾千米
氣團的形成和變性
形成的條件①大范圍性質均勻的下墊面;②適合的環(huán)流條件(反氣旋)。
氣團的變性變性氣團
氣團內部多晴好天氣冷暖氣團交界處多陰雨天氣
氣團的分類
分類標準地理分類、熱力分類
地理分類(氣團源地的地理位置和下墊面性質)氣團北極氣團(冰洋氣團):65°N以北的極地地區(qū)極地氣團熱帶氣團赤道氣團(赤道海洋氣團):赤道地區(qū)極地大陸氣團:西伯利亞和蒙古、加拿大和阿拉斯加極地海洋氣團:北太平洋、北大西洋的中緯度海洋上熱帶大陸氣團:北非、西南亞的副熱帶沙漠地區(qū)熱帶海洋氣團:副熱帶高壓控制的海洋上
熱力分類(氣團的相對溫度)氣團冷氣團
北極氣團、極地氣團暖氣團
熱帶氣團、赤道氣團
我國境內的氣團
冬季西伯利亞氣團(絕大部分地區(qū))熱帶太平洋氣團(東南沿海)南海氣團(云南)西伯利亞氣團熱帶太平洋氣團南海氣團熱帶太平洋氣團(東部地區(qū))、熱帶大陸氣團
(西部地區(qū))、赤道氣團(長江以南地區(qū))、西伯利亞氣團(長城以北、大西北)、極地太平洋氣團(東北地區(qū))
夏季西伯利亞氣團熱帶太平洋氣團極地太平洋氣團赤道氣團熱帶大陸氣團二、鋒
鋒的概念
鋒區(qū)(鋒面)冷、暖氣團之間的過渡區(qū)域。700hPa地面冷氣團暖氣團
鋒面天氣鋒面附近的云、雨、風等天氣,成為鋒面天氣。
鋒面兩側的氣象要素和天氣狀況氣象要素有明顯差異,天氣變化十分劇烈。
鋒的分類北極氣團
氣團源地冰洋鋒(北極鋒)極鋒熱帶鋒(副熱帶鋒)極地氣團熱帶氣團赤道氣團
鋒的移動方向冷鋒暖鋒準靜止鋒錮囚鋒冷暖冷暖冷暖冷冷暖冷鋒暖鋒準靜止鋒錮囚鋒
冷鋒
冷鋒過境后的天氣降溫和偏北大風
副冷鋒的概念
冷氣團在移動過程中,由于變性的程度不同,或有冷空氣補充南下時,在冷鋒(主鋒)的后面,即同一冷氣團內又可形成一條新的冷鋒,稱之為副冷鋒。
冷鋒分類根據(jù)移動速度和天氣特征劃分:第一型冷鋒(緩行冷鋒)第二型冷鋒(急行冷鋒)第一型冷鋒(緩行冷鋒)第一型冷鋒(緩行冷鋒)冷暖雨層云高層云卷層云卷云鋒后連續(xù)性降水,雨區(qū)寬150~200km不穩(wěn)定時,出現(xiàn)積雨云,形成陣性降水第二型冷鋒(急行冷鋒)夏半年積雨云陣性降水冬半年層狀云(卷云、卷層云、高層云、雨層云)連續(xù)性降水第二型冷鋒(急行冷鋒)冷暖鋒前降水,雨區(qū)寬幾十km干冷鋒:無云、無降水大風(風沙)
暖鋒
暖鋒過境后的天氣升溫暖鋒冷暖雨層云高層云卷層云卷云鋒前連續(xù)性降水雨區(qū)寬300~400km不穩(wěn)定時,出現(xiàn)積雨云,形成陣性降水華北靜止鋒、江淮靜止鋒、華南靜止鋒、南海靜止鋒冷暖雨層云高層云卷層云卷云北側:偏北、東北風;南側:偏南風靜止鋒北側連續(xù)性降水(連陰雨天氣)雨區(qū)寬600km不穩(wěn)定時,出現(xiàn)積雨云,形成陣性降水
準靜止鋒(靜止鋒)天山靜止鋒、昆明靜止鋒冷暖無云、無降水層積云、雨層云少量降水地形靜止鋒
云層加厚降水加強降水區(qū)擴大冷冷暖東北地區(qū)華北地區(qū)
錮囚鋒三、氣旋
氣旋的概念
定義
氣旋是指在同一高度上中心氣壓比周圍低、占有三度空間的大尺度渦旋。低壓(氣壓場)中心氣壓比周圍低氣旋(流場)氣流逆時針旋轉(北半球)氣流順時針旋轉(南半球)
表示水平尺度:以最外圍的一條閉合的等壓線的直徑長度來表示。強度:以中心氣壓值表示。氣旋的發(fā)展(加深)氣旋的減弱(填塞)
天氣:多陰雨天氣
氣旋的分類地理區(qū)域溫帶氣旋中高緯地區(qū)熱帶氣旋熱帶海洋鋒面氣旋地方性氣旋鋒前熱低壓地形低壓熱低壓熱力結構鋒面氣旋無鋒氣旋熱帶氣旋地方性氣旋
溫帶氣旋(鋒面氣旋)
結構活動在中高緯地區(qū)的氣旋,多為鋒面氣旋。
鋒面氣旋是一個呈逆時針方向旋轉的渦旋,自中心向前方伸展出一條暖鋒,向后方伸展出一條冷鋒,冷、暖鋒以南為暖空氣,以北為冷空氣。鋒面氣旋天氣模式
鋒面氣旋在對流層的中下層主要是輻合上升的氣流,產(chǎn)生云和降水天氣。
天氣
云:近中心寬、遠中心窄
降水:近中心對流云,陣性降水;遠中心降水區(qū)較寬。
如果暖空氣為熱帶大陸氣團,鋒面上無降水或出現(xiàn)一些薄云;
如果暖空氣為熱帶海洋氣團,當空氣層結穩(wěn)定時,鋒面上出現(xiàn)一些層云和霧;當空氣層結不穩(wěn)定時,易有對流性天氣發(fā)展。
風:暖區(qū)一側偏南大風,冷區(qū)一側西北大風,在干燥季節(jié),伴隨大風會出現(xiàn)風沙。
東亞氣旋北方氣旋45~55°N南方氣旋25~35°N蒙古氣旋東北氣旋黃河氣旋黃海氣旋江淮氣旋東海氣旋
東亞氣旋沿著對流層500hPa或700hPa氣流的方向移動,并最終移向阿留申群島及其以東的北太平洋海域。
四、反氣旋
反氣旋的概念
定義
反氣旋是指在同一高度上中心氣壓比周圍高、占有三度空間的大尺度渦旋。高壓(氣壓場)中心氣壓比周圍高反氣旋(流場)氣流順時針旋轉(北半球)氣流逆時針旋轉(南半球)
表示水平尺度:以最外圍的一條閉合的等壓線的直徑長度來表示。強度:以中心氣壓值表示。反氣旋的發(fā)展(加強)反氣旋的減弱
天氣:多晴朗天氣
反氣旋的分類地理區(qū)域極地反氣旋(極地高壓)極地溫帶反氣旋(冷高壓)中高緯地區(qū)副熱帶反氣旋副熱帶副熱帶高壓(副高)對流層中下層海洋上大陸高壓(高原高壓)對流層上層大陸高原上熱力結構冷性反氣旋(冷性高壓)溫帶反氣旋暖性反氣旋(暖性高壓)副熱帶反氣旋
溫帶反氣旋(冷高壓)
活動在中高緯地區(qū)的反氣旋。格陵蘭、加拿大、西伯利亞和蒙古。
分類準靜止型冷高壓源地(西伯利亞和蒙古地區(qū))移動型冷高壓東移南下,入侵我國
天氣狀況
通常是晴朗的天氣,風力不大。有時在夜間或清晨會出現(xiàn)輻射霧,日出后逐漸消散。當有逆溫層存在且水汽較多時,逆溫層下常出現(xiàn)層云、層積云,產(chǎn)生毛毛雨和霧等天氣現(xiàn)象,能見度較壞。外圍往往有鋒面存在,尤其是在移動性冷高壓的外圍,其前部(東部或東南部)具有冷鋒天氣特征,后部(西部)具有暖鋒天氣特征。
副熱帶反氣旋(副熱帶高壓)出現(xiàn)在副熱帶地區(qū)的暖性反氣旋。
分類副熱帶高壓(副高)對流層中下層海洋上大陸高壓(高原高壓)對流層上層大陸高原上太平洋副熱帶高壓(北太平洋副高、夏威夷高壓)大西洋副熱帶高壓(北大西洋副高、亞速爾高壓)南亞高壓(青藏高壓、亞洲季風高壓)墨西哥高壓
太平洋副熱帶高壓
西太平洋副熱帶高壓(副高)冬→夏位置北移西伸,強度增強夏→冬位置南轍東退,強度減弱冬季在南海形成獨立的南海高壓范圍:500hPa等壓面588位勢什米線位置:500hPa等壓面120°E副高脊線G120°E副高脊線西南風東南風500hPa等壓面緯度
副高的天氣GG副高脊線120°E中國雨帶6~10緯距
西、北側:多鋒面陰雨天氣
南側:通常為晴好天氣臺風,惡劣天氣
東側:干旱天氣
副高的移動與中國雨帶時間副高脊線中國雨帶冬季315°N華南沿海春季2~415~20°N華南前汛期6第一次北跳初夏20~25°N江淮梅雨7第二次北跳盛夏7、825~30°N華北、東北雨季秋季9南轍南轍
南亞高壓
定義
南亞高壓是夏季出現(xiàn)在青藏高原及鄰近地區(qū)上空的對流層上部的大型高壓系統(tǒng),又稱青藏高壓或亞洲季風高壓。
移動與中國降水的關系
當南亞高壓的中心偏東時,西太平洋副熱帶高壓常西伸北跳,控制我國長江中下游地區(qū),長江流域少雨,西北、東北一帶多雨;
當南亞高壓的中心偏西時,西太平洋副熱帶高壓往往偏東偏南,雨帶處在長江流域,江淮地區(qū)多雨。五、高空天氣系統(tǒng)
西風帶槽脊
中高緯度地區(qū)高空盛行著波狀的西風帶氣流,西風帶槽脊可以看成是疊加在西風氣流上的波動,波谷對應著高空低壓槽(高空槽),波峰對應著高空高壓脊(高空脊),高空槽脊一般相伴出現(xiàn)。
超長波(1~3個),長波(4~7個),短波(≥8個)槽線槽線脊線脊線極渦
D副高G槽前脊后上升運動陰雨天氣槽后脊前下沉運動晴朗天氣活動與中國的高空槽:西北槽、青藏槽、印緬槽
低渦低空或高空閉合的低壓環(huán)流。低渦低空低渦
低空
西南渦、西北渦、高原渦高空冷渦
低空~高空
東北冷渦、華北冷渦西南渦
形成于四川西部氣流輻合上升,陰雨天氣東移時,發(fā)展,降水加強第二節(jié)天氣預報簡介
對某地未來一定時段的天氣狀況進行定性或定量的推測稱為天氣預報一、天氣預報的種類預報時效短期預報3天以內中期預報未來3~15天長期預報未來一個月到一年預報內容天氣形勢預報氣象要素預報預報范圍大范圍中等小范圍二、天氣預報的方法天氣圖預報數(shù)值預報概率統(tǒng)計預報看云識天氣簡易天氣圖點聚圖諺語廣播、電視121聲訊網(wǎng)絡有償服務諺語太陽戴帽,風雨快到月亮穿衣,非陰即
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